Đồ án giai ma led 7 don
Đồ án môn :Kỹ Thuật Số GVHD:trần văn biên ---------- ---------- SVTH:Nguyễn Thế Khang Lớp:CS-ĐĐT36 Hoàng Thị Kim Lan 1 Đồ án môn :Kỹ Thuật Số GVHD:trần văn biên Mục Lục Lời Mở Đầu 3 Phần I : Các kiến thức cơ bản về kĩ thuật xung số .3 Chơng I: Cơ sở lý thuyết 4 Tổng quan về logic số 4 Hàmlogic 13 Chơng II: Các cổng logic và mạch tổ hợp 18 Các cổng logic 18 Thiết kế mạch logic .22 Chơng III: Giới thiệu về IC .29 IC 74LS90 29 PHầN II : Thiết kế mạch 35 A: Sơ đồ khối 35 Khối nguồn .36 Khối hiển thị . .39 Sô đồ nguyên lí mạch điện .45 Nguyên lí hoạt động 47 B :Tính toán chi tiết cho các phần Phần III :Kết luận chung .52 SVTH:Nguyễn Thế Khang Lớp:CS-ĐĐT36 Hoàng Thị Kim Lan 2 Đồ án môn :Kỹ Thuật Số GVHD:trần văn biên Lời nói đầu Trong nhng năm gần đây những tiến bộ khoa học kỹ thuật đã đóng góp rất nhiều vào thành công cho các lĩnh vực của đời sống xã hội .Các ngành tự động hoá ,đo lờng và điều khiển cũng đã có những tiến bộ vợt bậc về công nghệ và giải pháp . Các thiết bị điện tử đang và sẽ tiếp tục đợc ứng dụng ngày cang rộng rãi và mang lai hiệu quả cao trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế ,kỹ thuật cũng nh đời sống xã hội .Việc gia công xử lý dữ liệu trong các tthiết bị điện tử hiện đại đều dựa trên nguyên lí số và các thiết bị làm việc dựa trên nguyên lí số có những u điểm hơn hẳn các thiết bị điện tử làm trên nguyên lí tơng tự. Bên cạnh đó môn học số đã hớng dẫn thiết kế mạch số ,giải thích nguyên lí các bộ biến đổi ADC ,DAC ,ccá bộ phận kênh và dồn kênh trong kỹ thuật truyền đạt . Với việc thiết kế các mạch đếm lên ,đếm xuống ,giải mã . có ứng dụng rộng rãi trong thực tế nó giúp con ngời tự động hoá trong một số ngành công nghiệp . Trong nội dung bài tập dài này thiết kế một mạch giải mã cho thanh led 7 đoạn .Do trình độ và khả năng còn hạn chế ,nên trong quá trình thực hiện đề tài chắc chắn còn nhiều thiếu sót .Vì vậy rất mong nhận đợc sự chỉ đạo và đóng góp cuả các thầy cô và bạn bè để đề tài đợc hoàn thiện hơn . Em xin chân thành cảm ơn ! Nam Định , tháng 5 năm 2009 Sinh viên Nguyễn Thế Khang Hoàng Thị Kim Lan SVTH:Nguyễn Thế Khang Lớp:CS-ĐĐT36 Hoàng Thị Kim Lan 3 Đồ án môn :Kỹ Thuật Số GVHD:trần văn biên Phần I Các kiến thức cơ bản về kỹ thuật xung số Chơng i: cơ sơ lý thuyết I. Tỗng quan về logic số . 1.1. Mạch tơng tự và tín hiệu tơng tự (Analog circuit) a.Mạch tơng tự (Analog ) *Định nghĩa : Mạch tơng tự là mạch xử lý các tín hiệu tơng tự -Tín hiệu tơng tự : Là những tín hiệu có biên độ biến đổi liên tục theo thời gian đợc xác định theo quan hệ của hàm số bất kì . -Đặc điểm : Mạch tơng tự có khả năng chống nhiễu và độ ỗn định kém , phân tích và thiết kế phức tạp. b. Mạch số và tín hiệu số *Định nghĩa :Là các mạch điện xử lý tín hiệu số là mạch logic số -Tín hiệu số : là tín hiệu chỉ có 2 mức logic phân biệt. Trong kỹ thuật số 2 mức logic đó đơc gọi là mức cao(H) và mức thấp (L) , còn gọi là mức 1 và mức 0 *Đặc điễm: -Tín hiệu số chỉ đơc phát sinh bởi các mạch thích hợp. Gián đoạn về thời gian và biên độ. Sự chuyển tiếp từ mức thấp lên mức cao xảy ra nhanh chóng. -Khả năng chống nhiễu tốt . -Thiết kế, phân tích mạch đơn gian dễ làm . -Thuận lợi cho mạch lu chữ thông tin. SVTH:Nguyễn Thế Khang Lớp:CS-ĐĐT36 Hoàng Thị Kim Lan 4 Đồ án môn :Kỹ Thuật Số GVHD:trần văn biên 1.2. Các hệ thống đếm (Number systems) 1.2.1.Hệ thống số thập phân(Decimal System) - Sử dụng mời chữ số từ 0 đến 9 ghép lại với nhau tạo thành số đếm, số sau lớn hơn số trớc một đơn vị. Mỗi chữ số có mặt trong số thập phân gọi là một bit tính từ phải sang trái, bit đầu tiên đợc gọi là hàng đơn vị , bit 2 hàng chục, bit 3 hàng trăm, bit 4 hàng nghìn. Ví Dụ: D 168 860100 10.810.610.1168 012 = ++= ++= Tổng quát: 2.Hệ thống số nhị phân(Binery) *Định nghĩa: hệ thống số nhị phân là loại số đếm sử dụng 2 kí tự số 0 và 1 ghép lại với nhau tạo thành số đếm -Tổng quát: 3.Hệ thống số thập lục phân (Hexa) *Định nghĩa:Hệ thống số thập lục phân là hệ thống số sử dụng 16 kí tự trong đó 10 kí tự đầu là số từ 0 9 ,6 kí tự sau là chữ A,B,C,D,E,F ghép với nhau tạo thành số đếm. Ví dụ: D h 549 532512 16.516.216.2225 012 = ++= ++= -Tổng quát: SVTH:Nguyễn Thế Khang Lớp:CS-ĐĐT36 Hoàng Thị Kim Lan 5 0 1 2 1 1 16 16.16. aaaX n n n nD +++= 0 1 2 1 1 2 2.2. aaaX n n n nD +++= 0 1 2 1 1 10 10.10. aaaX n n n nD +++= Đồ án môn :Kỹ Thuật Số GVHD:trần văn biên I.1.3.Chuyển đổi giữa các hệ thống số đếm 1.Chuyển từ số thập phân sang số nhị phân *Cách làm:Muốn chuyển từ số thập phân sang số nhị phân ngời ta lấy số thập phân cần chuyển đổi chia liên tiếp cho 2 để tìm số d .Số d đầu tiên của phép chia là bít có nghĩa nhỏ nhất của số nhị phân .số d cuối cùng của phép chia khi kết quả bằng 0 là bít có nghĩa lớn nhất của số nhị phân cần tìm . -Ví dụ: DD ?69 = 69/2=34 d 1 1 34/2=17 d 0 0 17/2=8 d 1 1 8/2=4 d 0 0 4/2=2 d 0 0 2/2=1d 0 0 1/2=0 d 1 1 BD 100010169 = 2.Chuyển từ số nhị phân sang số thập phân *Cách làm:Muốn chuyển từ số nhị phân sang số thập phân ta khai triển công thức tổng quát của số nhị phân với cơ số bằng 2 kết quả tìm đợc là số thập phân cần chuyển đổi - Tổng quát: 0 1 2 1 1 2 2.2. aaaX n n n nD +++= -Ví dụ: D B 69 2.12.12.11000101 026 = ++= 3.Chuyển từ số thập phân sang thập lục phân *Cách làm:Muốn chuyển từ số thập phân sang thập lục phân ta lấy số thập phân cần chuyển đổi chia lien tiếp cho 16 để tìm số d.Số d đầu tiên của phép chia là bit có trọng số nhỏ nhất, số d cuối cùng của phép chia là bít có trọng số lớn nhất của số thập lục phân cần tìm. Ví dụ: ( ) H D ?69 = 69/16 = 4 d 5(LBS) SVTH:Nguyễn Thế Khang Lớp:CS-ĐĐT36 Hoàng Thị Kim Lan 6 Đồ án môn :Kỹ Thuật Số GVHD:trần văn biên 4/16 = 0 d 4(MSB) HD 4569 = 4. Chuyển đổi từ số thập lục phân sang hệ thập phân *Cách làm: Muốn chuyển từ hệ thập lục phân sang hệ thập phân ta sử dụng công thức khai triển tổng quát số thập lục phân với cơ số bằng 16, kết quả tìm đợc chính là số thập phân cần chuyển đổi. Ví Dụ: DH DH 6956416.516.445 ?45 01 =+=+= = 5.Chuyển đổi từ số thập lục phân sang số nhị phân *Cách làm:Muốn chuyển từ số thập lục phân sang số nhị phân ta tính từ tráI qua phảI của số thập lục phân mỗi bít của số thập lục phân tơng đơng với 4 bít của số nhị phân có vị trí tơng ứng. 6. Chuyển từ nhị phân sang thập lục phân *Cách làm: Muốn chuyển từ nhị phân sang thập lục phân ta tính từ phải qua tráI cứ 4 bít của số nhị phân tơng đơng với 1 bít của số thập lục phân. Những số cuối cùng nằm về phía bên tráI nếu thiếu số lợng bít ta có thể thêm 0 vào phía bên tr ớc. I.2. Các loại mã thông dụng 1. Khái niệm: Mã số là tập hợp của những hệ thống số đếm theo một qui luật nhất định dùng để biểu diễn các thông tin theo qui luật đó. Mã số là ph- ơng tiện giao tiếp cơ bản của hệ thống thông tin. + Đơn vị tính: byte (B) - Trong thực tế có nhiều loại mã khác nhau nhng chủ yếu sử dụng mã: + BCD (Binery Code Decimal ) + ASC II +Mã GRAY(mã vòng) 2. Các loại mã thông dụng a.Mã BCD: SVTH:Nguyễn Thế Khang Lớp:CS-ĐĐT36 Hoàng Thị Kim Lan 7 Đồ án môn :Kỹ Thuật Số GVHD:trần văn biên - Cách thành lập:đợc thành lập dựa trên cở sở 4 bít của số nhị phân ghép lại với nhau - Có 2 dạng cơ bản để thể hiện mã số BCD + BCD không gói: BCD thể hiện tất cả các trạng thái mà nó có thể biểu diễn đợc (16 trạng thái ) + BCD gói: là các mã số mà BCD thể hiện đợc nằm trong 10 kí tự của hệ số đếm thập phân. Các mã lớn hơn 10 cần biểu diễn ở dạng BCD ta dùng nhiều tổ hợp BCD ghép lại với nhau - Qui ớc: Mã BCD là những mã số thuộc 10 kí tự cơ bản của số thập phân. b. Mã thập lục phân(Hexa) - Cách thành lập: đợc thành lập trên cơ sở hệ thống số đếm thập lục phân - Dạng thể hiện của nó giống thập lục phân: gồm 16 kí tự để biểu diễn 1 mã số gồm 10 kí tự số từ 0 đến 9 và 6 kí tự chữ A,B,C,D,E, Bảng 1.1: Các dạng mã của các số tự nhiên từ 150 ữ Mã thập phân Mã BCD Mã thập lục 0 0000 0 1 0001 1 2 0010 2 3 0011 3 4 0100 4 5 0101 5 6 0110 6 7 0111 7 8 1000 8 9 1001 9 10 1010 A 11 1011 B 12 1100 C 13 1101 D 14 1110 E SVTH:Nguyễn Thế Khang Lớp:CS-ĐĐT36 Hoàng Thị Kim Lan 8 Đồ án môn :Kỹ Thuật Số GVHD:trần văn biên 15 1111 F - Bảng mã số chuyển đổi tơng ứng giữa các hệ thống số: c.Mã ASC II - Là hệ thống mã số cơ bản dùng để mã hóa phần cứng với các thiết bị vào ra: bàn phím, chuột Bảng 1.2: Bảng các mã của các số tự nhiên Hệ D Hệ B Hệ H Hệ O 0 00000 0 0 1 00001 1 1 2 00010 2 2 3 00011 3 3 4 00100 4 4 5 00101 5 5 6 00110 6 6 7 00111 7 7 8 01000 8 10 9 01001 9 11 10 01010 A 12 11 01011 B 13 12 01100 C 14 13 01101 D 15 14 01110 E 16 15 01111 F 17 16 10000 10 20 17 10001 11 21 18 10010 12 22 19 10011 13 22 20 10100 14 23 21 10101 15 24 22 10110 16 25 23 10111 17 26 24 11000 18 27 25 11001 19 30 26 11010 1A 31 27 11011 1B 32 . . . SVTH:Nguyễn Thế Khang Lớp:CS-ĐĐT36 Hoàng Thị Kim Lan 9 Đồ án môn :Kỹ Thuật Số GVHD:trần văn biên Bảng 1.3: bảng mã ASCII Hexa Decimal 0 1 2 3 4 5 6 7 0 <NUL> 0 <DLE> 16 <SP> 32 0 48 @ 64 P 80 \ 96 p 112 1 <SOH> 1 <DC1> 17 ! 33 1 49 A 65 Q 81 a 97 q 113 2 <STX> 2 <DC2> 18 // 34 2 50 B 66 R 82 b 98 r 114 3 <EXT> 3 <DC3> 19 # 35 3 51 C 67 S 83 c 99 s 115 4 <EOT> 4 <DC4> 20 $ 36 4 52 D 68 T 84 d 100 t 116 5 <ENQ> 5 <NAK> 21 % 37 5 53 E 69 U 85 e 101 u 117 6 <ACK> 6 <SYN> 22 & 38 6 54 F 70 V 86 f 102 v 118 7 <BEL> 7 <ETB> 23 / 39 7 55 G 71 W 87 g 103 W 119 8 <BS> 8 <CAN> 24 ( 40 8 56 H 72 X 88 h 104 x 120 9 <HT> 9 <EM> 25 ) 41 9 57 I 73 Y 89 I 105 y 121 A <LF> 10 <SUB> 26 * 42 : 58 J 74 Z 90 j 106 z 122 B <VT> 11 <ESC> 27 + 43 ; 59 K 75 [ 91 k 107 { 123 C <FF> 12 <FS> 28 , 44 < 60 L 76 \ 92 l 108 l 124 D <CR> 13 <GS> 29 - 45 = 61 M 77 ] 93 m 109 } 125 E <SO> 14 <RSI> 30 . 46 > 62 N 78 ^ 94 n 110 ~ 126 F <SI> 15 <US> 31 / 47 ? 63 O 79 - 95 o 111 <DEL> 127 SVTH:Nguyễn Thế Khang Lớp:CS-ĐĐT36 Hoàng Thị Kim Lan 10 . tháng 5 năm 2009 Sinh viên Nguyễn Thế Khang Hoàng Thị Kim Lan SVTH:Nguyễn Thế Khang Lớp:CS-ĐĐT36 Hoàng Thị Kim Lan 3 Đồ án môn :Kỹ Thuật Số GVHD:trần. 3 sang mã thập phân:Lấy mã thừa 3 chuyển sang BCD sang số thập phân trừ 3 đơn vị đơc kết quả I.3.Đại số Boolean 1.Các định lí cơ bản của đại số Boolean